Фазовые равновесия в химической технологии - Уэйлес С.
ISBN 5—03—001106—4
Скачать (прямая ссылка):
В. Бесков
ПРЕДИСЛОВИЕ
Все окружающие нас вещества находятся в состоянии фазового равновесия или стремятся к нему. Большинство технологических процессов проводится в условиях, близких к равновесным, и если для каких-то процессов предусмотрен другой режим, то все же в такой ситуации необходимо знать, к чему может привести наступление равновесия. К числу наиболее важных химико-технологических процессов относятся смешение, конверсия и разделение газов, жидкостей и твердых тел. Настоящая книга посвящена термодинамическим основам и практическим аспектам расчетов условий равновесия многофазных систем, характерных для вышеперечисленных процессов.
В настоящее время теория и практика расчета процессов, основанных на фазовом равновесии, постоянно изменяется и развивается. Однозначного решения задач здесь не существует, и редко какой-либо определенный метод заведомо превосходит все остальные. В связи с этим автор поставил перед собой задачу — помочь осуществить выбор правильных теоретических положений и практических методов, не предлагая при этом каких-либо универсальных решений, что обусловлено положением дел в данной области. Непосредственно после предисловия приводятся краткие рекомендации.
Поскольку автор специализируется главным образом в области расчетов промышленных процессов, непосредственно предшествующих этапу конструирования оборудования, настоящая книга предназначена в большей степени специалистам, применяющим теорию и корреляции фазового равновесия на практике, а не занимающимся теоретическими разработками. Основные теоретические выводы и закономерности иллюстрируются на материале включенных в текст числовых примеров или задач. Для решения этих задач достаточно программируемого калькулятора или портативного компьютера, в то же время, многие задачи можно расширить таким образом, что для их решения потребуются компьютеры модели 32 К и даже большей мощности. Расчет многостадийных равновесных процессов в данной книге не рассматривается, поскольку этот вопрос достаточно полно освещается в других источниках.
Несмотря на то что в книге используется множество положений классической и статистической термодинамики, особенно при описании смесей, сами эти теории сколько-нибудь подробно не рассматриваются. Автор стремился создать своего рода практическое руковод-
ство, связав материал с конкретными примерами, тем самым позволив читателям опираться на свой собственный опыт, если таковой имеется.
В очень многих случаях автор ссылается на первоисточники, что позволяет при желании изучить исходный материал. В каждом конкретном случае автор непременно отмечает как достоинства, так и ограничения рассматриваемых методов и подходов.
Оглавление показывает, как построена книга. Начинается она с исторического обзора, который, будучи интересен сам по себе, одновременно подчеркивает значимость современного уровня знаний и перспективы его развития в ближайшем будущем. Поскольку развитие термодинамики теснейшим образом связано с разработкой уравнений состояния, то первая глава книги посвящена именно этой теме. Вслед за материалом об основах термодинамики и отклонениях от идеальности, выраженных через фугитивности и активности, следуют главы, освещающие равновесие преимущественно между парами фаз. Ряд тем, не относящихся к этим вопросам и не разработанных в количественном отношении, включен в отдельную главу. Особый интерес представляет глава, в которой рассматривается химическое равновесие, поскольку в ходе многих процессов наблюдается одновременное химическое и фазовое равновесия.
В двух завершающих книгу главах рассматриваются оценка изменений энтальпии и энтропии неидеальных веществ и смесей, которая обязательно входит в любую методику расчета фазового равновесия, и экспериментальные методы определения фазового равновесия. Последняя глава включена в книгу ввиду того, что многие читатели интересуются, каким образом были получены используемые ими данные. В принципе экспериментальные методы определения фазового равновесия весьма разнообразны и в ряде случаев очень сложны, так что представленный в книге материал дает лишь приблизительное представление.
Настоящая книга может использоваться как справочник и как учебное пособие при изучении курса фазового равновесия или смежных тем в рамках программы химико-технологических учебных заведений. Она может быть также полезна для инженеров, специализирующихся в области технологии процессов разделения и их аппаратного обеспечения. В силу важности данного предмета для многих отраслей химической технологии в недалеком будущем, по-видимому, появятся более
Предисловие 7
полные курсы теории фазового равновесия как теоретического, так и справочного плана.
Интерес к данной теме возник у автора вследствие того, что ему неоднократно приходилось участвовать в решении производственных вопросов, и именно это обстоятельство позволило ему осознать, насколько важна такая подборка материала. Стимулом для написания этой книги также послужила экспериментальная работа, выполняемая в лаборатории низких температур Канзасского университета под руководством проф. Г.В. Свифта.
